Física Moderna

1.

1. Explique la conservación de la energía en el proceso de emisión de electrones por una superficie metálica al ser iluminada con luz adecuada.
2. Razone qué cambios cabría esperar en la emisión fotoeléctrica de una superficie metálica: i) al aumentar la intensidad de la luz incidente; ii) al aumentar el tiempo de iluminación; iii) al disminuir la frecuencia de la luz.

2.

1. Explique el proceso de emisión fotoeléctrica por una superficie metálica y las condiciones necesarias para que se produzca.
2. Razone por qué la teoría clásica no puede explicar el efecto fotoeléctrico.

3.

1. Enuncie el principio de incertidumbre y explique cuál es su origen.
2. Razone por qué no tenemos en cuenta el principio de incertidumbre en el estudio de los fenómenos ordinarios.

4.

1. ¿Qué entiende por dualidad onda-corpúsculo?
2. Un protón y un electrón tienen la misma velocidad. ¿Son iguales las longitudes de onda de De Broglie de ambas partículas? Razone la respuesta.

5.

1. Enuncie la hipótesis de De Broglie. Comente el significado físico y las implicaciones de la dualidad onda-corpúsculo.
2. Un mesón pi tiene una masa 275 veces mayor que un electrón. ¿Tendrían la misma longitud de onda si viajasen a la misma velocidad? Razone la respuesta.

6. Un protón y un electrón se mueven con la misma velocidad.

1. Explique cuál de los dos tiene una longitud de onda asociada mayor.
2. Razone cuál de ellos tendría una longitud de onda mayor si ambos tuvieran la misma energía cinética.

7. Analice las siguientes proposiciones razonando si son verdaderas o falsas:

1. El trabajo de extracción de un metal depende de la frecuencia de la luz incidente.
2. La energía cinética máxima de los electrones emitidos en el efecto fotoeléctrico varía linealmente con la frecuencia de la luz incidente.

8.

1. Describa la explicación de Einstein del efecto fotoeléctrico y relaciónela con el principio de conservación de la energía.
2. Suponga un metal sobre el que incide radiación electromagnética produciendo efecto fotoeléctrico. ¿Por qué al aumentar la intensidad de la radiación incidente no aumenta la energía cinética de los electrones emitidos?

9. Al iluminar una superficie metálica con luz de frecuencia creciente empieza a emitir fotoelectrones cuando la frecuencia corresponde al color amarillo.

1. Explique razonadamente qué se puede esperar cuando el mismo material se irradie con luz roja. ¿Y si se irradia con luz azul?
2. Razone si cabría esperar un cambio en la intensidad de la corriente de fotoelectrones al variar la frecuencia de la luz, si se mantiene constante el número de fotones incidentes por unidad de tiempo y de superficie.

10.

1. ¿Cuál es la energía cinética de un electrón cuya longitud de onda de De Broglie es de 10^-9 m?
2. Si la diferencia de potencial utilizada para que el electrón adquiera la energía cinética se reduce a la mitad, ¿cómo cambia su longitud de onda asociada? Razone la respuesta.

11. El trabajo de extracción del aluminio es 4,2 eV. Sobre una superficie de aluminio incide radiación electromagnética de longitud de onda 200·10^-9 m. Calcule razonadamente:

1. La energía cinética de los fotoelectrones emitidos y el potencial de frenado.
2. La longitud de onda umbral para el aluminio.

12.

1. Cuál es la energía de un fotón cuya cantidad de movimiento es la misma que la de un neutrón de energía 4 eV.
2. ¿Cómo variaría la longitud de onda asociada al neutrón si se duplicase su energía?

13. Un haz de luz de longitud de onda 546·10 ^-9 m penetra en una célula fotoeléctrica de cátodo de cesio, cuyo trabajo de extracción es de 2 eV:

1. Explique las transformaciones energéticas en el proceso de fotoemisión.
2. Calcule la energía cinética máxima de los electrones emitidos. ¿Qué ocurriría si la longitud de onda incidente en la célula fotoeléctrica fuera el doble de la anterior?

14. Si iluminamos la superficie de un cierto metal con un haz de luz ultravioleta de frecuencia 2,1·10 ¹⁵ Hz, los fotoelectrones emitidos tienen una energía cinética máxima de 2,5 eV.

1. Explique por qué la existencia de una frecuencia umbral para el efecto fotoeléctrico va en contra de la teoría ondulatoria de la luz.
2. Calcule la función trabajo del metal y su frecuencia umbral.

15. Al incidir luz de longitud de onda 620 nm sobre la superficie de una fotocélula, se emiten electrones con una energía cinética máxima de 0,14 eV. Determine:

1. El trabajo de extracción del metal y la frecuencia umbral.
2. Si la fotocélula se iluminara con luz de longitud de onda doble que la anterior, ¿cuál sería la energía cinética máxima de los electrones emitidos?